核动力推进演示课件

海事概念船核动力装置演示MarineNuclearPowerPlant,佛山海事局王洋洋2013.02.10,2020年5月30日星期六,2,核动力装置概述,1.核动力的应用概述2.核能的特点3.核动力装置的组成、原理及选型4.核动力装置特殊要求5.舰船采用核动力推进的优越性6.舰船核动力装置的不足之处7.走出核恐慌8.海事概念船选用核动力装置的原因,3,1.核动力的应用,核能系统,潜艇核动力装置,水面舰船核动力装置,核能装置空间,攻击型核潜艇,弹道导弹核潜艇,航空母舰,巡洋舰,驱逐舰,核商船,空间核电源,空间核推进装置,核武器,2020年5月30日星期六,4,船舶核动力装置的应用,2020年5月30日星期六,5,2.核能的特点,（1）核燃料具有极高的能量密度（2）核裂变反应不需要氧气（3）核裂变过程伴随着大量放射性物质的产生,2020年5月30日星期六,核动力装置,6,1kg铀-235完全裂变19,600,000,000kcal1kg标准煤完全燃烧7,000kcal1L重油完全燃烧9,900kcal1m3天然气完全燃烧9,800kcal1kg铀-235完全裂变放出的热量相当于2700吨标准煤完全燃烧放出的热量同一质量下，核能比化学能大数百万倍,（1）核燃料具有极高的能量密度,2020年5月30日星期六,7,（2）核裂变反应不需要氧气,2020年5月30日星期六,8,（3）核裂变过程伴随着放射性物质的产生,核裂变反应会产生大量的放射性物质。核动力装置具有潜在的危险性。需要采取严格的辐射防护措施；运行管理要求很高。,2020年5月30日星期六,9,3核动力装置的组成、原理及选型,（1）船用核动力装置的基本组成（2）船用核动力装置的基本原理（3）船用动力堆选型-压水堆原因及原理,2020年5月30日星期六,10,船舶核动力装置,反应堆,一回路系统,二回路系统,推进系统,齿轮减速推进,电力推进,压水堆,（1）船用核动力装置的基本组成,液态金属冷却反应堆,核能-热能-电能-机械能,11,2020/5/30,（2）船用核动力装置的基本组成,核动力装置原理流程图,12,（3）舰船核动力装置选用压水堆的原因,压水堆所使用的工质水在工业上已经使用了数百年，各种性质研究比较透彻，相关的泵、阀门、蒸汽轮机等设备在工业上已经成熟；浓缩铀技术已经解决，不再成为瓶颈；在人力物力上做了很大投入，技术上做了大量研究，性能上得到不断改进，并且拥有宝贵实际运行经验之后，如果性能上没有质的飞跃，各个国家都不会轻易选择其他堆型。,2020年5月30日星期六,核动力装置,13,压水堆核动力装置原理流程,2020年5月30日星期六,核动力装置,14,一回路系统,反应堆冷却剂系统,专设安全系统,一回路辅助系统,废物处理系统,一回路系统的基本组成,2020年5月30日星期六,15,二回路系统,汽轮机回路,蒸汽系统,循环水系统,润滑油系统,造水系统,二回路系统的基本组成,2020年5月30日星期六,16,二回路主机配置方案,4.核动力装置特殊要求,舰船核动力装置的原理与陆上核电站的动力装置相类似，但是由于舰船在海洋上工作环境和军事要求对舰船核动力装置有下列特殊要求：,由于舰船的容积和重量受到一定限制，为了提高舰船的载货量和航速，舰艇的作战性能，要求核动力装置体积小，重量轻、装置布置紧凑。每单位推进马力的重量愈小愈好。以减少动力回路的重量和体积，充分利用舰船的空间，简化系统和设备；舰船长期在海洋中航行，在风浪中纵、横摇摆，起伏无常，船体经常发生20左右的摆动和0.5g1g的振动加速度作用。核动力装置系统、设备联接结构和操纵机构在此工况下应仍能保持稳定可靠的工作，系统和设备的可靠性应比核电站更高。与陆上发电设备不同，除了主、辅汽机发电机组供电外，无外来电网应急供电，因此当主、辅汽轮机停转时，必须靠备用柴油发电机组快速供电。此外，舰船在航行中运行负荷变化较大，特别是作战舰船负荷变化相当急剧。负荷变动的量可达100%满负荷，变动速度为625%/分，排水量为2万4万吨级的舰船要在58分钟内实现核动力装置紧急停车。因此建造舰船核动力装置在某些方面比陆上动力困难得多。舰船可能会遭到碰撞、触礁、着火、爆炸等意外事件，舰船核动力必须设置有效的安全防护措施确保安全。要求潜艇核动力推进装置的回路系统更加集中紧凑。一艘大、中型潜艇其艇体耐压壳直径约为10米。相应要求核动力回路系统的主要设备只能布置在直径为10米以内的耐压壳体内。因此，在设计建造潜艇核反应堆和蒸发器等主要设备时，应根据潜艇特点，降低高度，充分利用空间，使整个核动力推进装置的管路紧凑。,18,（1）提高舰船的隐蔽性,甲板的利用效率核潜艇无需定期浮出水面用柴油发电机给蓄电池充电，可长期潜航；水面舰船不需要设置进气道和烟囱，减少上层建筑，免受烟气的腐蚀和热气流的影响，降低了红外特征提高隐蔽性；大型水面舰船如航空母舰不需要布置烟囱，上层建筑布置更为灵活。,5.舰船采用核动力推进的优越性,19,（2）提高舰船的续航力续航力是舰艇装载一次燃料所能持续航行的距离利用核动力作为舰船的推进装置其最大的优点是不需要大量的燃料储备便可长期航行，续航力可以说是没有限制的。以一艘排水量为5万吨级的远洋船舶为例，若采用核反应堆作动力，在不补充核燃料的条件下，连续航行一年，航程可达几万海里，只消耗几十公斤铀235。而普通远洋船舶一年要烧掉几万吨的煤或重油。非要在各地海港上添加燃料不可。核动力舰船就省去了装载燃料的停泊时间，增加了航行时间。一般一艘核动力舰船反应堆一次装料可连续运行几年，最新设计的船用核动力反应堆从下水投入航运起至舰船退役不须更换核燃料，反应堆与舰船同寿期。对于洲际海区缺乏海港的地带，核动力舰船更显示出其优点,5.舰船采用核动力推进的优越性,世界上第一艘核动力航空母舰，1964年进行了史无前例的环球航行,途中无需加油和再补给,历时64天,总航程3万多海里。,20,（3）提高舰船的航速常规潜艇的水下最大航速为1525节核动力装置的高功率可使核潜艇的水下航速达到30节以上美国“海狼”级攻击型核潜艇的最高航速35节核动力航空母舰的航速可以达到30节,5.舰船采用核动力推进的优越性,推进功率与航速的立方成正比,21,（4）减少对后勤补给的依赖核动力舰船不需要携带大量的燃料，在反应堆寿期内不需要外界补充燃料；核动力舰船可携带更多的装备和其他物资，提高应变力和自持力；采用核动力使舰船的有效载重量提高，普通舰船由于装载了大量储备燃料而减少了有效载重量，舰船的吨位越大相应储备燃料装量也越大，按比例增加。若改用核动力，则所装载的核燃料重量几乎可以忽略不计，而且随舰船的吨位加大，核动力舰船中动力装置重量比例更小。这对民用舰船来说，可以加大装货量，或加大功率，提高航速。对军用舰艇来说，可以加强舰艇的武器装备，或提高舰艇的航速，提高其战斗性能。,5.舰船采用核动力推进的优越性,“武汉”号，排水量7500吨，最高航速32节，20节时续航距离6000多公里。,“微山湖”补给舰，排水量接近3万吨,22,6.舰船核动力装置的不足之处,核动力装置使舰船具有几乎无限的水下航程，并能提供持续的水下最大航速，但存在以下不足：声辐射信号和热辐射信号相对较大；体积、重量较大，适用于较大型舰船；技术密集，造价高昂；运行过程中产生放射性废物，处理麻烦；核燃料后处理代价高，技术难度大。核动力装置设备的维修等具有一定的局限性,辐射类型天然辐射，人工辐射,天然辐射源宇宙射线宇生放射性核素（碳-14）原生放射性核素（钾-40，天然衰变系铀系、钍系、锕铀系核素）人工辐射源核工业生产中产生的放射性物质核应用技术中生产与使用的放射性核素大气核武器试验沉降物计算机、电视机等的照射辐射无处不在我们的食物、房屋、天空、大地、山水草木、人身体都存在着辐射人体所受辐射比例：天然辐射92%医疗产生的辐射7%其他人工辐射（核燃料生产、反应堆、核试验等）1%,7.核安全,发电燃料链归一化死亡率（19701992年）,核工业是很安全的行业美国核工业每百万工时发生的各种事故，不到其他工业的三分之一1942-1975年，美国核工业共发生10086起事故（包括烧伤、触电、跌落等），其中放射性事故仅有41起，占千分之四,某些危险导致的寿命期望值损失（天）（美国80年代中期平均水平）,核安全,原子弹采用高浓（高富集度）核燃料，反应堆用低浓（低富集度）核燃料，反应堆不会发生核爆炸原子弹将核燃料压成密度非常高的状态发生核爆炸，反应堆核燃料不会处于这样的状态原子弹发生核爆炸有非常严格的控制条件，反应堆不能达到这样的条件原子弹在设计上是使放射性物质散发出去，反应堆在设计上是使放射性物质包容起来,反应堆不是原子弹,核安全,纵深防御、多重保护、多道屏障第一道防线预防事故：充分的安全裕度“冗余化”原则第二道防线控制事故：轻水堆设有三道屏障（燃料元件包壳，一回路压力边界，安全壳），并设有保护系统（快速停堆系统）第三道防线缓解事故：启动专设安全设施（应急堆芯冷却系统，安全壳喷淋系统等）,核反应堆的安全保证,核安全,核安全,总计死亡人数：33,国